L'importanza dei materiali nel prodotto industriale ... - Ingegneria

L’importanza dei materiali nel prodotto
industriale: proprietà tecniche e percettivo
sensoriali
S. Rossi
Corso di: Product Design
Stefano.Rossi@ing.unitn.it
31 marzo 2008
Ciclo di seminari:
“I nuovi materiali per le tecnologie
del Futuro”

piccole e semplici interfacce: telefono cellulare
innovazione elettronica recente di maggiore successo
oggi vende più per il suo aspetto estetico che per i suoi requisiti tecnici
1988 nascita dei primi telefonini: tecnologia nuova accettata dai
“pionieri” – piccolo gruppo di consumatori amanti delle novità
tecnologiche e disposti all’acquisto prima che il prodotto funzioni
correttamente e sia facile da usare.
primi cellulari simili ai radiotelefoni militari con un’immagine
tecnica
con espansione del mercato: necessità di progressi tecnici: leggerezza,
riduzione rischi per la salute.
dal 1995 copertura quasi totale del territorio
1999: mercato europeo e americano vicino alla prima saturazione

oggi:
forme più morbide; esteso utilizzo del colore; cover intercambiabili per adattarsi
all’abbigliamento, umore;
scocche traslucide, con decori; edizioni limitate
sfruttare le caratteristiche visive e tattili dei materiali per attirare ampie fasce di
consumatori appartenenti a gruppi sociali differenti e per creare dei cambiamenti nelle
tendenze del design affinché il modello dell’anno precedente risulti già fuori moda.

MATERIALI E DESIGN

FUNZIONE E PERSONALITA’
Nel mondo in cui viviamo sono i materiali a dare sostanza a tutto quello
che vediamo e tocchiamo.
L’homo sapiens si differenzia dalle altre specie viventi per l’abilità di
progettare e fabbricare a partire dai materiali e per la capacità di vedere
negli oggetti qualcosa in più della pura forma esteriore.

prodotto
Fine prevalentemente funzionale Puramente simbolico o decorativo
Riunione dell’aspetto
funzionale con l’aspetto
simbolico e decorativo

Si acquista un oggetto non perché serve ma perché è desiderato
Per avere successo un prodotto deve funzionare correttamente (eseguire il
compito per il quale è stato progettato) ma sempre più spesso si richiede
che sia facile da usare, che generi piacere e che abbia una sua personalità
Design di prodotto

technical design:
aspetti che
incidono sul
funzionamento
tecnico del
prodotto
Design e progettazione
industrial design:
aspetti che attengono al
grado di soddisfazione
del prodotto
PRODUCT DESIGN: sintesi del
technical design e industrial design per
creare prodotti di successo

I progressi nella produzione e nella lavorazione dei materiali favoriscono
sviluppi sia nell’industrial design che nel technical design.
Nuovi sviluppi nel settore dei materiali sono una fonte di ispirazione per il
product designer: suggeriscono originali soluzioni visive e tattili, di
generare nuove tendenze nell’impiego delle forme e dello spazio.
Capacità di colorare i polimeri, rendere brillanti o traslucidi i polimeri,
costampare materiali plastici, tenacizzare e rivestire il vetro per creare
pareti e pavimenti trasparenti, rivestimenti superficiali che riflettono,
rifrangono o diffondono la luce; impiego di materiali compositi permettono
di ottenere strutture leggere e sottili.
Molti prodotti innovativi hanno trovato la loro ispirazione nell’uso creativo
dei materiali e dei processi

Supportano la funzionalità
tecnica
Duplice ruolo dei materiali
Creano personalità del
prodotto

COSA INFLENZA IL DESIGN DEI PRODOTTI
In un mondo dinamico si cercano soluzioni più adatte alle
esigenze di mercato ma spesso prima che l’ottimizzazione
del prodotto possa dirsi completa le condizioni al contorno
che influenzano le scelte progettuali cambiano, si modificano
obbligando a ripensamenti e nuove impostazioni

Percorso
progettuale: design
process
5 vincoli nella progettazione di un prodotto
Il mercato
La scienza e la tecnologia
La propensione per l’investimento
L’ambiente
Il design

Il designer è attento ai progressi tecnologici derivanti dalla ricerca
scientifica di base
L’utilizzo di nuove tecnologie da parte della aziende dipende dalla
propensione agli investimenti ed è fortemente influenzato dalla condizione
economiche dei paesi dove il prodotto verrà realizzo ed utilizzato
Interesse a minimizzare l’impatto ambientale dei prodotti industriali ha fatto
nascere il design for environment e in seguito design for sustainability
Oggi i consumatori sono più esigenti e non si accontentano di un prodotto
che funzioni correttamente e di un prezzo accessibile ma esigono
soddisfazione e piacere riconoscendo importanza agli imput del design e
della dimensione espressivo-sensoriale
Esistono altre influenze esterne ma quelle indicate sono considerate le più
importanti

IL MERCATO
Benessere nazionale ed individuale, nelle economia basate sul libero
mercato il mercato è una potente guida del design per il prodotto.
Molti prodotti sono tecnicamente maturi e il loro mercato spesso appare saturo:
Tutti quelli che hanno manifestato il bisogno di un prodotto ora lo posseggono:
È il desiderio -“volere” non più la necessità – il bisogno – che muovono il
mercato
Molti prodotti sono quindi sviluppati a partire dai desideri e una delle
caratteristiche che il cliente desidera maggiormente è la migliore funzionalità
Si sposta l’interesse dai materiali strutturali verso materiali con
caratteristiche funzionali:
Materiali per impieghi elettrici, ottici, biologici, magnetici ….

I materiali strutturali non sono tramontati ma la ricerca e lo sviluppo sono
orientati verso la creazione di maggiore efficienza e flessibilità nei processi e ad
un maggiore controllo di qualità rispetto che alla creazione di nuovi materiali
Automobile
acciaio
Piccoli motori elettrici per le diverse
regolazioni;
Vetri antisfondamento; antiriflesso etc
Microprocessori per il controllo motore
Cristalli liquidi, LED
Pannelli e pannelli per isolamento termico e
acustico
Ambito dove sono concentrate le ricerche con il maggior
contributo per l’innovazione

Il progettista deve rispondere ai bisogni del mercato
A volte il progettista stesso crea il bisogno
I prodotti innovativi e
rivoluzionari colgono il mercato
di sorpresa: bisogno di un
walkmann; puntatore laser etc
Il progettista ha anticipato un
bisogno e fornendone una
soluzione di fatto lo ha indotto
Ispirazione di base di questi concept è nata non seguendo le esigenze
del mercato ma direttamente dai progressi della scienza e della
tecnologia: sviluppo di materiali magnetici avanzanti; laser stato
solido …

AMBIENTE E SOSTENIBILITA’
Tutte le attività umane hanno un qualche impatto sull’ambiente.
Le attività umane eccedono la capacità dell’ambiente di assimilare gli
effetti senza subire danni irrimediabili.
Design per l’ambiente – design for
environment:
tutte quelle attività volte a modificare le
attività progettuale per contenere il
degrado ambientale; scala temporale
quantificabile in 10 anni – vita media
presunta di un prodotto
Design per la sostenibilità – design for
sustainability:
stile di vita più consono ai bisogni del
presente senza compromettere quelli delle
generazioni future; scala temporale
quantificabile in 50 anni

Il design per l’ambiente considera il ciclo di vita dei materiali e punta a
ridurre l’impatto ambientale
Ciclo di vita di un materiale:
MINERALI e MATERIE PRIME
estratti e processati per ottenere il
MATERIALE il quale lavorato per
realizzare il PRODOTTO.
Fine del ciclo di vita il materiale viene
SMALTITO o RICICLATO
Ad ogni passaggio consumo di energia e di materie prime generando
rifiuti ed emissioni

La sostenibilità richiede soluzioni radicalmente differenti.
Come ridurre l’impatto ambientale in una progettazione e fabbricazione di
un prodotto?
Fare di più con meno: riduzione nel
consumo delle materie prime mediante
riciclaggio; impiego di risorse
rinnovabili; miniaturizzazione
Risparmi di energia: progettazione di
sistemi di trasporto più leggeri;
miglioramento dell’efficienza;
isolamento
Allungamento della vita media dei prodotti
(raddoppiare la vita → dimezzare l’impatto)
Se le persone si affezionano alle cose
e le amano non se ne liberano
rapidamente

Economia e predisposizione agli investimenti
Molti sono i prodotti che non hanno raggiunto il mercato. La traduzione di un
progetto in un prodotto di successo richiede investimenti che derivano dalla
fiducia e dalla fattibilità in termini economici.
Ciò dipende dal progetto ma anche dal mercato a cui il prodotto è destinato e
dalla possibilità di difenderlo dalla competizione.
Un prodotto è economicamente fattibile se il suo valore sul mercato è maggiore
dei costi per realizzarlo.
La stima del valore del prodotto è più difficile da ottenere poiché si deve capire
la percezione del prodotto da parte del consumatore.
Il valore del prodotto dipende dal mercato a cui è rivolto
bicicletta titanio OK appassionati
no cittadino per la mobilità

Importante anche la predisposizione al rischio.
Alcune realtà industriali sono lente ad adottare nuove tecnologie (nucleare,
ing. civile, aerospaziale)
Aziende di articoli sportivi invece accolgono con entusiasmo i nuovi
materiali accettando anche il rischio di fallimento connesso al fatto di
essere “nuovi” e non perfettamente caratterizzati.

Estetica e disegno industriale
Estetica provoca interesse e stimola i sensi in particolare in senso della bellezza. Il
concetto di estetica è complesso: caratteristiche espresivo-sensoriali dei materiali
e dei prodotti.
sia il progetto tecnico che il suo design
influenzano il successo del prodotto

Differenziazione del prodotto:
molti prodotti maturi difficili distinguibili per prestazioni o per prezzo: necessario
creare una personalità in sintonia con un particolare gruppo di clienti
Quando il mercato si satura le vendite possono essere stimolate attraverso la
differenziazione
Creare linee di prodotti ciascuno con una differente personalità in sintonia con
il gusto e le aspirazioni di un particolare gruppo di clienti

Identità aziendale e forza
del marchio
Immagine dell’azienda e
dei sui prodotti. Creare e
veicolare l’immagine
mantenendola nelle
diverse generazioni di
prodotti.

la differenziazione di prodotto: esempio degli orologi da polso
Evoluzione nel tempo
Persone più
abbienti
L’orologio da polso
Bene di valore, per
la vita
Chi ne aveva uno
nessuna necessità
di un secondo
Mercato allargato e
saturato
Necessità di
stimolare le vendite
Oggetto di moda

Tecnologia digitale
dà precisione più
elevata della
necessaria
Prima del 1975
Svizzera monopolio
Orologi elettronici
(Usa e Giappone)
Crollo a 1/3 della
produzione svizzera
Orologio
originale,
accurato,
competitivo
sul prezzo …
Attrarre il
consumatore per
stile, gusto,
personalità …
Concetto di
collezione:
Swatch
Oggetti tecnicamente
identici ma differenti
per colore,finiture,
stile …
Costo da 50 euro a
svariate migliaia
allargare il mercato ma anche spinse ad acquistare più di un orologio:
oltre 1000 progetti con una sola innovazione tecnica

Status symbol
comodità
impermeabilità
Orologio da polso
Misurare l’ora con precisione
Altre funzioni
eleganza

Messaggio: esclusivo
Materiale prezioso:
Esclusivamente in oro 18
carati o platino
Io Donna

Messaggio: materiali
avanzati (almeno per i
nomi e le sigle): PU,
acciaio 316L, caucciù
Evoluzione nel design
Io Donna

Io Donna
Messaggio:esclusività,
Alto rango
Non si citano i materiali

Io Donna
Messaggio: simile al
precedente:
Alto rango, materiali (oro e
diamanti)
+ tradizione
NO: Evoluzione nel design

Focus
Messaggio: giovanile,
Per tutti ma particolare
effetto design unico

Focus
Al passo con i tempi
Campagna benefica

Focus
Messaggio: altissima
tecnologia
Unicità e durabilità
Nessuna informazione sui
materiali

Focus
Messaggio: elegante

Focus
Altamente tecnologico
Moderno (controllo ora a
distanza)
Pubblicità in inglese
No indicazione sui
materiali

Focus
Messaggio: tradizionale
ma tecnologico
Vetro zaffiro

Altamente tecnologico
Materiali innovativi:
diamond like coating
Focus

Focus
Messaggio: materiali
(titanio, vetro zaffiro)
Prestazioni innovative:
controllo al nanosecondo
Carica luce infinita
Evoluzione nel design

Focus
Stessa marca di prima:
Messaggio: speciale
edizione
Materiali: titanio, caucciù
Design avveniristico
Dati tecnici

Corriere Magazine
Emozione - forma
Spinta sui materiali in
modo originale:
Argentè, acciaio nobile,
coccodrillo Louisiana
Dati tecnici alcuni logici:
visualizzazione ore e
minuti …”piccoli secondi”

Ceramica high tech

Bracciale oro bianco
rodiato; zaffiro cabochon
blu, quadrante opalino
argentato, rabescato e
laccato

Osservazione e percezione
La percezione è il risultato dell’interpretazione di ciò che
viene osservato: due osservatori dello stesso prodotto posso
percepirlo secondo due modalità differenti, modalità che
deriveranno dalla loro reazione alla fisicità dell’oggetto,
dalle immagine mentali e dalle esperienze accumulate in
precedenti esperienze.
Esempio Harley Davidson per una persona: pesante, stravagante, pericolosa, per
un’altra: potente, autorevole, espressione della libertà

Caratteristiche espressivosensoriali
caratteristiche da
associazione
caratteristiche percettive
caratteristiche emozionali
Caratteristiche dei prodotti
aspetti correlati direttamente ai 5
sensi: colori, forma, texture … di
un materiale o di un prodotto
quelle che rendono possibile un
associazione a un luogo, persona,
preciso momento (esempio oro =
ricchezza, jeep = militari)
reazione ad un materiale o ad un
prodotto (esempio: sofisticato,
moderno, divertente)
sensazioni che un prodotto o un
materiale provoca: felicità, tristezza

LA MULTIDIMENSIONALITA’ DEI MATERIALI

Dimensione ingegneristica: le caratteristiche tecniche
Studi scientifici sui materiali della scienza e dell’ingegneria dei materiali
proprietà dei materiali.
Molte proprietà derivano dalla struttura elettronica e atomica: densità, rigidità,
conducibilità elettrica ….
Tali proprietà sono ben comprese e possono essere utilizzate al meglio

Dimensione d’uso: gli aspetti ergonomici e
l’interfaccia di prodotto
Molti prodotti funzionano ma presentano un’interfaccia progettata
in modo molto approssimativo: sono difficili da usare. Interruttori,
asciugacapelli, rubinetti, maniglie, telefonini etc
Altri ben progettati funzionano bene ma sono anche comodi,
sicuri e di facile interazione: user-friendly

Dimensione ambientale e il green design
Scartare un prodotto che può essere ancor a utilizzato o riparato?
Variabilità delle mode, pubblicità spingono al costante desiderio
del nuovo spingendo alla prematura sostituzione di quanto sarebbe
ancora perfettamente in grado di fare la propria funzione
Designer: spesso progettano prodotti che risultano desiderabili solo se
nuovi spingendo all’acquisto di nuovi modelli ricorrendo al marketing:
possesso di certi prodotti come una sorta di necessità sociale o psicologica.

PUNTI CHIAVE
I consumi di materiali e energia sono parte di un sistema molto complesso e
interattivo e soluzioni semplici (bandire l’uso di prodotti costosi dal punto di
vista energetico o problematici per l’ambiente) possono produrre effetti opposti
Il ciclo di vita dei materiali:
minerali e materie prime consumati per produrre
Materiali lavorati e trasformati in
Prodotti che consumano energia durante l’uso
Fine vita: smaltimento

I prodotti che consumano energia consumano più risorse durante l’uso.
Maggiori sforzi nell’analisi dell’uso e del fine vita piuttosto che dei processi produttivi:
Eccessivo allungamento della vita può risultare controproducente
Importante: diminuzione di peso per ridurre consumo; sistemi più efficienti, maggiori
proprietà isolanti etc

Dimensione espressivo-sensoriale
Le caratteristiche espressivo-sensoriali sono
correlate ai sensi: vista, tatto, olfatto, udito, gusto
Quasi tutti concordano:
Metallo = freddo
Sughero = caldo
Vetro se colpito squilla
Peltro produce suono sordo
Bicchiere usa e getta in PS: più leggero,
più caldo. Meno rigido di uno di vetro

Caratteristiche tattili
L’acciaio, il vetro sono duri; il diamante è più duro di entrambi.
Materiali duri non possono essere scalfiti;
La sensazione che porta a definire “duro” un materiale è correlata alla durezza misurata
dalle prove di durezza. Proprietà sensoriale direttamente correlata ad una caratteristica
tecnica
“morbido” suona contrario di “duro” ma in termini ingegneristici non lo è. Non esiste la
proprietà ingegneristica di “morbidezza”.
Un materiale trasmette la sensazione di freddo quando viene toccato se è in grado di
asportar velocemente il calore dal dito. Se non lo fa è percepito come caldo.
Questo aspetto è correlato con la caratteristica tecnica della conducibilità termica ma
dipende anche dal calore specifico.
Le schiume polimeriche e i legni a bassa densità (balsa e sughero) sono caldi e
morbidi
Le ceramiche, le pietre e i metalli sono freddi e duri
Polimeri e compositi sono in una situazione intermedia

Caratteristiche visive
I metalli sono opachi mentre le ceramiche possono essere sia opache che
translucide.
I vetri e i monocristalli di alcune ceramiche sono trasparenti.
I polimeri coprono una grande varietà di trasparenza: dalla trasparenza di
qualità ottica fino alla completa opacità

Riflessione della
luce
Il colore

Il colore nel design
Il colore di un prodotto è spesso determinato non dal designer ma dal cliente
.
Il colore può radicalmente alterare la percezione visiva di un prodotto e ne può anche
esaltare le forme.
Una determinata scelta cromatica è in grado anche di rendere il prodotto più facile da
usare: limitato uso di colore può esaltarne la funzione (sveglie della Braun)
Il colore può essere utilizzato per rinnovare un prodotto esistente in attesa del lancio del
prodotto successivo.

Placche degli
interuttori elettrici

Dimensione personale
L’interazione con i materiali avviene mediante l’uso dei prodotti e coinvolge sia le
caratteristiche tecniche che le caratteristiche espressivo sensoriali.
Un prodotto è percepito tramite caratteristiche ed associazioni che in parte gli conferiscono
una personalità
Un materiale ha una propria personalità?
Oppure acquisisce una personalità quando viene utilizzato per
un certo prodotto?

Legno
Materiale naturale con una superficie con una particolare texture.
È percepito come più caldo rispetto agli altri materiali e apparentemente più
morbido.
Evoca un suono e un odore caratteristici
Ha una tradizione
Induce associazioni con il mondo e il lavoro artigiano
Invecchia bene acquisendo carattere con il tempo
I manufatti di legno spesso sono maggiormente valutati quando sono
invecchiati rispetto a quelli nuovi

metalli
Freddi
Puliti
Precisi
Se colpiti producono un suono brillante
Riflettono la luce soprattutto se lucidati
Percepiti come affidabili: i metalli lavorati alle macchine utensili appaiono resistenti
e suggerisce che sono stati sottoposti a sofisticati processi di ingegnerizazione
La resistenza consente di realizzare strutture snelle
Possono essere lavorati come merletti
I metalli possono invecchiare bene con formazione di patine

Ceramiche e vetri
Materiali di lunga tradizione
Possibile qualsiasi colorazione
Ottima resistenza al graffio e all’abrasione, alla decolorazione e alla corrosione
Idea di immortalità
Fragilità
Tecnologia avanzata: ceramici avanzati (top delle cucine, campo meccanico ..)

polimeri
“imitazione economica, di plastica”
Polimeri di uso comune: facilmente lavorabili e colorabili, lavorati per stampaggio
Superficie brillante può essere facilmente scolpita
Possono scolorire per effetto degli UV: non invecchiamo bene
Molto versatili: colorati sembrano ceramica, stampati possono assomigliare al legno
o ai tessuti, metallizzabili possono assomigliare ai metalli
Trasparenti oppure opachi
Flessibili (gomme), rigidi (rinforzati)
PERSONALITA’ tutta propria: sono calde; sono adattabili
Si prestano al design dai colori brillanti, leggero, umoristico e divertente

Carattere nascosto nel materiale anche prima che questo venga trasformato in una forma
riconoscibile
Ogni materiale possiede una sorta di personalità intrinseca, radicata a volte non sempre
riconoscibile, facilmente dissimulata o camuffata
Quando manipolata in modo appropriato può da sola contribuire a un buon progetto
Importanza della scelta del materiale
Caratteristiche qualitative e talvolta soggettive lontane dalla precisione delle
caratteristiche tecniche

Espressività attraverso i materiali:
Scuola di pensiero dove i materiali devo essere usati onestamente: ogni materiale
deve essere usato in modo in cui possa mostrare la sua resistenza, la sua
apparenza naturale e le sue qualità intrinseche.
NON sempre vero (vernici simil legno ….)
Effetto pietra
Effetto metallizzato
Effetto legno (alluminio)

LE FORME, LE GIUNZIONI E LE SUPERFICI

Espressività attraverso la forma
“Dare forma”: prima attività espressiva dell’uomo: bassorilievi, le ceramiche, monili
ottenuti per fusione etc … prima che fosse inventatala scrittura e il disegno
Scultura e l’architettura evoluzione dei processi
antichi per plasmare (argilla, ora polimeri), scolpire
(lavorazione per asportazione di truciolo) fondere a
cera persa
“Dare forma” rimane un modo per manifestare la
propria creatività
Lampada (chiusa e aperta) percepita come:
divertente, friendly attraente oltre che a risultare
molto funzionale
Porta-nastro adesivo trasmette allegria, suscita
sorpresa sia per la forma biomorfa che per il colore

Espressività attraverso le giunzioni
Nella legatoria, negli incastri a coda di rondine, nelle
cuciture decorative la giunzione diventa una forma d’arte.
Nel product design le giunzioni possono essere
utilizzate come strumento di espressività
Solidità del progetto, precisione tecnologica
Sottolineare diverse funzioni delle parti
Giunzioni volutamente evidenziate:
Utilizzate come motivi decorativi, per
enfatizzare il prodotto

Espressività attraverso le finiture
Ricerca della perfezione.
Perfezione della finitura superficiale esprime perfezione dell’intero prodotto:
Una finitura povera fa pensare ad una scarsa qualità.
Perfezione – imperfezione:
A volte imperfezioni rese come parte integrante del prodotto, qualcosa che lo renda
unico: legno, la pelle, le pietre
Trattamenti superficiali possono servire per attrarre, ma
anche per ingannare: metallizzazione della plastica,
particolari vernici simulanti altri materiali

Con i trattamenti superficiali si può stupire o
divertire:
Rivestimenti che cambiano colore: bollitore che
modifica il colore con l’acqua calda;
Rivestimenti per conferire caratteristiche
funzionali
Serigrafia utilizzata per differenziare le tavole da surf,
sci, tavole da snowboard (lo stile dell’oggetto riflette
la personalità di chi la sceglie)
La sabbiatura del vetro dona senso di eleganza
I trattamenti di ossidazione anodica sugli occhiali da
sole esprimono fascino high tech
Rivestimenti degli orologi, etc

Le caratteristiche espressivo-sensoriali sono definite dai
materiali di cui è costituito, dai processi impiegati per conferire la
forma, dalle giunzioni utilizzate e dalla finitura superficiale.
La loro scelta influenza la percezione del prodotto e crea
associazioni
I requisiti tecnici del prodotto impongono alcuni vincoli alla
forma
ma tuttavia è possibile esprimere qualità, delicatezza,
raffinatezza, eleganza etc
le giunzioni possono essere usate per esprimere un senso di
sicurezza o solidità
I trattamenti superficiali: modifica colore, gloss, texture, touch
e si possono aggiungere motivi, simboli, testi per divertire,
comunicare, ingannare ertc

NUOVI MATERIALI: LE POSSIBILITA’ DI
INNNOVAZIONE

Nel campo dei materiali il nuovo può
essere:
Materiali in fase di ricerca: nano compositi, polimeri a emissione di luce etc
Materiali appena commercializzati: metalli amorfi, schiume metalliche, leghe a
memoria di forma
Materiali in combinazione con altri: PP caricato con legno, mescole di PP e fibre
di carbonio
Materiali in settori inaspettati: titanio nella struttura degli occhiali, carta e vetro
come materiali strutturali

1
I nuovi materiali nascono nei laboratori e di centri di ricerca
Sviluppano tecnologie spin-off e fanno la loro prima
apparizione in prodotti dimostrativi
Appena aumentano i volumi di produzione il loro prezzo
diminuisce e diventando noti a pubblico e designer aumenta
l’utilizzo
Nel tempo raggiungono la “maturità”

2
3
Seconda vita come “novità” in combinazione con altri materiali o
grazie a nuovi processi che permettono di ottenere materiali
compositi, ibridi, rivestimenti, sandwich, strutture a gradienti di
composizione etc
Utilizzo di un “vecchio” materiale in un contesto diverso da
quello tradizionale lo fa apparire nuovo, rinnovando l’interesse.

opportunità
È una novità
Superiori caratteristiche offerte
tecniche e espressivo-sensoriali
Un progetto di successo può portare
grandi guadagni
Un nuovo materiale offre ai designer
rischi
Incompleta caratterizzazione
Mancanza di esperienza nella
progettazione e nella produzione
Proprietà difficili da indagare perché
legate al tempo (resistenza alla
corrosione, fatica, creep, usura)
Non esistono dati storici relativi ai
progetti di riferimento
Canali di comunicazioni imprecisi
Prezzo elevato (ammortamento ricerca e
impianti produzione e bassa produzione)

Materiali
processi
Miglioramenti notevolissimi nei prodotti sportivi
grazie ai compositi, nuovi elastomeri, strutture
sandwich, titanio e metalli amorfi
Tecnologia degli schermi: 1 trasformazione con i
cristalli liquidi; seconda trasformazione in atto grazie
ai film polimerici che emettono luce LEP
Prodotti medicali: nuovi polimeri e ceramici
biocompatibili
Idroimbutitura e taglio di precisione dei metalli,
stampaggio assistito da gas: utilizzo dei materiali in modo
efficiente e anche con effetto estetico
Processi di taglio e di saldatura laser: giunzioni veloci e
pulite

Adozione di nuovi materiali
Il successo di un nuovo materiale dipende dalla sua capacità di attrarre
una sequenza di primi utilizzatori
ingresso sul mercato: mercati che
puntano sulle prestazioni e che possono
accettare un certo grado di rischio, bassi
volumi di produzione
applicazioni con grandi volumi di
produzione
materiale maturo: basso costo

Importante il mercato:
L’accettazione del rischio dipende dal bilancio tra il valore attribuito alle
prestazione e il prezzo da pagare in caso di fallimento
Industria nucleare: prestazioni importanti ma il costo del fallimento troppo
elevato: no utilizzo di nuovi materiali
Industria articoli sportivi: valore elevatissimo alle prestazioni sempre alla
ricerca di nuovi materiali e produzioni in grado di dare anche un minimo
guadagno anche se caratterizzati in modo impreciso e con il rischio di non
avere miglioramenti

Introduzione dei compositi nell’industria aerospaziale all’inizio confinata nei componenti
non critici e solo nel 2002 pensato di produrre un’ala di una aereo civile in composito
Ingegneria civile: tetti a membrana di lana di vetro rivestite di
PTFE è limitato dal costo e dall’incertezza della durabilità agli
edifici dove le possibilità offerte in termini di spazio superano
i potenziali di fallimento

SENSIBILITA’ AL COSTO DEL MATERIALE
Golf:
Prezzo del tee è poco più di due volte il costo del materiale. Se aumenta il costo
del materiale aumenta sensibilmente anche il costo dell’oggetto: prodotto
sensibile al costo del materiale poiché il valore aggiunto è basso
Il costo di un bastone da golf: 20x maggiore il costo del materiale; il raddoppio
del costo del materiale porta ad un leggero incremento del costo del prodotto:
valore aggiunto alto è il prodotto non è sensibile al costo del materiale.

Costo per kg per di prodotto tipico di alcuni settori industriali
I nuovi materiali sono più prontamente recepiti nei settori che non sono sensibili
al costo del materiale: apparecchiature di qualità, automobili, attrezzature
sportive, aerospazio, biomedicale
Spazzolino da denti pesa circa 10g: costo fino a 5 euro; fatto in PP o PMMA con setole di
nylon. Questi materiali costano da 1 a 3 euro/kg

Industria legata allo sport è una delle
più recettive e con maggiore
visibilità: buona vetrina per un
nuovo materiale o processo.

Metalli amorfi
Che cosa sono?
Utilizzato per definire “materiale senza struttura ben definita”
1960 lamina d’oro raffreddata a 10 6 C/s.
Non pensabile produzione in larga scala ne’ di pezzi di grandi
dimensioni;
tuttavia esistono già prodotti fatti con questi materiali (es. teste mazze
da golf).
Elevato costo ma proprietà allettanti: molto duri e resistenti a
parità di peso; possono essere stampati con molte tecniche (nuove
strade rispetto ai metalli tradizionali).
Eccellente resistenza alla corrosione e e possono esser spruzzati
come rivestimenti

Leghe a memoria di forma

Smart e nuovi materiali
“smart materials”: cambio di proprietà fisiche in risposta di un input.
Questi materiali spesso sono utilizzati da designer e progettisti nella creazione di nuovi
prodotti per rendere più semplice o più sicuro l’uso del prodotto; per prodotti high trech
Pigmenti termocromici
Sono pigmenti il cui colore cambia in funzione del calore
2001 R. Hobbs crea il “bollitore termocromatico”: il cambio di colore è anche misura di
sicurezza poiché passando al colore brillante associato al pericolo e al caldo
Altri usi: contenitori di bevande, cibi
Vantaggio: non necessità di valutare la giusta temperatura con assaggi etc non igienici

video
freddo caldo

Film termocromici
I pigmenti termocromici sono degli speciali cristalli liquidi che quando scaldati cambiano
colore.
L’introduzione di questi pigmenti in forma di in inchiostro ha portato allo sviluppo di
sistemi per misurare la temperatura
Misurare la carica della batteria: materiali che si scaldano quando passa corrente

Pigmenti fosforescenti
Utilizzi: Segnali e indicazioni di emergenza (uscite di emergenza), quadranti di
orologi
Emergency exit signs
(On the walls)
Evacuation route
guiding signs
(On the floors)
light (normal
conditions)
Design examples
dark (power failure)

Altri “nuovi” materiali
Fibre ottiche: sebbene inventane nel 1870 tuttavia la prima applicazione nel 1966
trasmettendo attraverso fibre di vetro. Trasmissione di luce, segnali digitali etc
Display a cristalli liquidi: numerose applicazioni nel campo dell’elettronica

Altri “nuovi” materiali
Modificazione genetica di legno: per aumentare la velocità di crescita, per rendere il legno
più resistente agli insetti e al marcire, per ridurre la quantità di lignina:
Beneficio: gestione più efficiente delle foreste, riduzione della deforestazione; prodotti più
durevoli; minor uso di prodotti chimici per la protezione; non necessità di prodotti chimici
per ridurre la presenza delle resine etc; avere legni a bassa lignina porta ad avere legni con
diverse tonalità (proprietà espressivo-sensoriali)
Polimeri biodegradabili: progettati per degradare in certe condizioni
Di origine vegetale; oppure prodotti da batteri (polidrossialcanoato PHA)
Materiali biodegrdabili, biomateriali (impianti); Costo elevato (10x i polimeri)

Il LEGNO

vernici su alluminio e acciaio
effetto legno
materiali polimerici
piastrelle

pelle
Tessuto naturale.
Elevata resistenza a trazione ed è eccezionalmente tenace e resiliente pur essendo flessibile.
La pelle scamosciata soffice al tatto.
Ottenuta mediante conciatura delle pelli animali con immersione in soluzioni contenenti
tannini: in tal modo la pelle diviene flessibile e resistente al degrado.
Utilizzi: abbigliamento (cinture, giacche, scarpe, borse) guarnizioni, rivestimenti e coperture.

“PLASTICHE” E DESIGN

Alessi nasce nel 1921 con produzione di stoviglieria prima in alpacca (Cu-Zn-Ni) poi ottone e
quindi in acciaio inossidabile che diventa il materiale principale.
Svolta nel 1991-1993: creazione di una nuova linea di prodotti FFF
Oggetti giocattolo per la casa in gran parte in materiale plastico (PP, PC, PMMA, poliammide)
che interpretano il messaggio di originalità nel colore, aspetto simpatico e familiare:
enfatizzato il significato comunicativo della plastica: evocativo - formale - cromatico
Spargizucchero “Gino” in
PMMA (designer
Venturini; produzione
Alessi 1993)
A Alessi
Sebastiano: portamatite
Spank: battipanni
Carlo: tappi

Potenzialità della plastica oggi
nuovi materiali nuovi processi
produttivi
progettare le
proprietà dei
materiali
Potenzialità della plastica oggi:
possibilità di ottenere forme, effetti,
superficie impensabili con altri
materiali
unione di materiali molto
diversi di natura e proprietà

Honeycomb tubolare per l’isolamento dei
vetri camera. Produzione Panelite - USA
Honeycomb di alluminio e resina
trasparente. Produzione Panelite - USA
Birdwing Panel, pannello alveolare con
cellule a forma conica realizzabile in
policarbonato, PET, ABS, PS,
Produzione Benacore, Italia

Plastiche con inserti di
paillettes metalliche.
Produzione Ge Plastic,
Olanda
struttura a nido d’ape in
PE. Produzione
Versacore, Olanda

Living floor, moduli per
pavimentazioni in PVC con
all’interno fluidi mono o bicromatici.
Il calpestio lascia
per qualche secondo una
traccia evanescente
dell’impronta. Produzione
B.Lab, Italia
Diafos, laminato
trasparente a
decorazione
tridimensionale.
Produzione Abet
Laminati, Italia

esina acrilica con inserti di
piante. Produzione Dacryl,
Francia
resina acrilica con inserti di
pigmenti fosforescenti.
Produzione Dacryl, Francia

schiuma in PU viscoelastico
a memoria di forma.
Produzione Asklè, Francia
Technogel: gel a base PU con memoria di forma. Si modella
facilmente sottoposto a pressione ma ritorna alla forma originaria
quando la pressione viene meno. Usato per le sedute si adatta alla
conformazione fisica dell’utilizzatore; offre elevata capacità di
distribuzione delle pressioni e di assorbimento degli urti. Privo di
plastificanti non indurisce nel tempo. Produzione TechnoGel Italia

Bubble wood: laminato costituito da strati
a carta craft (velina spessa) decorata con
venature legno impregnata con resine
termoindurenti e un foglio di alluminio.
Abet Laminati, Italia
Cuscino pneumatico per
settore ospedaliero in
elastomero. Produzione
Roho, USA

sedia in Technogel. Design
Philippe Starck, Milano
2000

Sedute realizzate con
stratificazione di DuPont
Corian di diversi colori.
Design Ron Arad, 2004
Tavolo basso in DuPont
Corian di colore cammeo
white con funzione di
schermo. Le immagini
sfruttando la translucentezza
del materiale sono proiettate
dall’interno del tavolo.
Design Ron Arad, 2004

Luminex: tessuto luminoso,
Produzione Luminex - Italia
chaise longue realizzata con
un film plastico inserito
manualmente in una struttura
di acciaio inox. Design F.
Alves, Produzione Edra

Folder: seduta realizzata con un foglio di
PP tagliato e sagomato. Design S.
Schoening
chaise longue realizzata in un’unica
lastra di PMMA. Design M. Van
Severen, Produzione Kartell

top-pot: vaso estensibile in PE.
realizzato con rotational moulding.
Design R. Arad, Produzione Serralunga
chaise longue in perspex curvato e
cuscini gonfiabili. Design MP. Bauer,
Produzione Sturm und Plastic

Telefono cellulare in gomma siliconica e
giunto di apertura in polimero a memoria
di forma. Concept per Mitsubishi, 2001
Sella per biciclette prodotto da Royalgel con sistema
brevettato che consente di ottenere in un unico stampo
senza collanti o ancoraggi meccanici gli stati che
compongono la sella ciascuno con densità e proprietà
viscoelastiche diverse (Royalgel, PU, VEI). Produzione
delle selle Royal

Guanti da snow con protezione Biomex
plus. Andreani Design, Produzione
Level (materiale a diversa densità on
assorbimento degli shock)
Pinne realizzate a stampo con un PU
liquido e flessibile. Design B. Evans,
produzione Force Fin, USA

Sostenibilità ambientale e sicurezza
Moscardino: forchetta/cucchiaio
realizzato in Mater-Bi. Design Iachetti e
Ragni, produzione Pandora
PowerFilm: film fotovoltaico
flessibile arrotolabile che assorbe
energia solare e produce elettricità:
integrazione di sottili cellule di silicio
in un substrato polimerico. Produzione
Iowa Thin Film, USA

Strumento di sicurezza da applicare ai
rubinetti: indica la variazione di
temperatura e limita il flusso dell’acqua
(risparmio del 40%). Elica in resina
acetalica DuPont Derlin che cambia
colore con la temperatura
Origins: materiale realizzato con PE
riciclato proveniente da bottiglie colorate di
detersivo. Dopo la fusione dei fiocchi il
materiale viene compresso per ottenere il
prodotto finale in fogli. (con estrusione o
stampaggio ad iniezione non si otterrebbe
inalterato il colore ma un
omogeneizzazione) estetica! Produzione
Yemm&Hart, USA

Paraschiena, base PE sagomata
anatomicamente, elemento ammortizzante
interno in PU espanso con additivi low
memory ad elevata capacità di
assorbimento; produzione Dainese 2002

PROCESSI DI GIUNZIONE

Realizzazione di un prodotto richiede numerosi passaggi fra i quali
l’assemblaggio con costi aggiuntivi
Minimizzare il numero
dei componenti,
Consentendo la massima
facilità di assemblaggio
Per rendere più economico
questa fase
Selezione il processo di
giunzione che meglio si
adatta al materiale:
geometrie e le prestazioni
dei raccordi più utili per
l’intera vita utile

Esprimersi attraverso le
giunzioni
Concept per modulo
espositivo

CUCITURE

RIVETTI E GRAFFETTE

Visione del designer: possibilità di avere
viti in metalli differenti, colorazioni
differenti, dimensioni e finiture differenti
VITI

TRATTAMENTI SUPERFICIALI

La quasi totalità dei prodotti ha subito un processo di lavorazione o finitura
superficiale
Migliorare le caratteristiche termiche,
resistenza fatica, all’usura, alla
corrosione.
Proprietà diverse fra la superficie e il bulk
Aspetto estetico della superficie
lasciando invariato le proprietà del
substrato.
Caratteristiche visive e tattili
La scelta del processo di finitura dipende dal materiale e dalla
funzione da realizzare.
Tecniche di lavorazione superficiale di differiscono in funzione
del materiale; anche i rivestimenti possono essere specifici per le
tipologie di substrati.

METALLICI
CERAMICI
RIVESTIMENTI
VERNICI
SMALTI

ALTRI TRATTAMENTI

BIBLIOGRAFIA
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www.ulisselibri.com
- M. Ashby, K. Johnson; ed. italiana a cura di M. Levi “Materiali e design: l'arte e la scienza
della selezione dei materiali per il progetto”, CEA, Milano, 2005
- S.A. Salvi, Plastica Tecnologia Design, Hoepli 1997
-M. Bettiol, S. Micelli, Design e creatività nel made in Italy, Bruno Mondadori, 2005
F. Celaschi, A. Deserti. “Design e innovazione” Carocci 2007
L. Galloni, Mangiarotti. “Disegnato in Italia. Il design come elemento competitivo nella
piccola-media impresa” Hoepli 2005
B. Munari, Artista e Designer, Editori Laterza 2005
B. Munari, Da cosa nasce cosa, Editori Laterza 2005
M. Ashby, La scelta dei materiali nella progettazione industriale, CEA 2007
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E.H. Cornish “Materials and the designer” Cambridge University press, 1990
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D. A. Norman “Emotional design. Perché amiamo (o odiamo) gli oggetti della vita
quotidiana” Apogeo 2004
A. Trifoglio, Plastica, un materiale per il futuro; Alinea Editrice 2007